架构实战营 - 模块三作业

前言

本文是外包学生管理系统详细架构设计文档，用于指导后续的开发、测试和运维

词汇表

DNS：域名解析服务器

Nginx: 高性能的 HTTP 和反向代理 web 服务器

Java：一门面向对象的编程语言

MySQL：关系型数据库管理系统

1. 业务背景

随着学校的规模的不断扩大，学生数量的增加，需要处理的信息也日趋增大。不仅花费大量的教师资源，人工管理方式处理效率也十分低下，需要优化提高学生管理水平优化资源。

从 0 到 1 的构建业务系统。

为提高学生管理的管理水平，优化资源，尽可能降低管理成本成为学生管理的新课题，学生管理系统是从学生管理现状出发，根据学生管理的新要求进行开发设计的，它需要解决学生信息管理数据信息量大修改不方便，对一系列数据进行分析时花费时间长等问题，帮助学生管理人员有效管理学生信息。

因此学生信息管理系统可以通过系统规范化地管理、科学性统计和快速查询、修改、增加、删除等，提高信息的准确度以及日常管理的工作效率。

本系统主要是应用于学生各类信息的管理，总体任务是实现学生信息关系的系统化、规范化、自动化，其主要任务是统计学生各类信息进行日常管理，如查询、修改、增加、删除、以及学生选课、成绩的查询等功能设计的管理系统。

2. 约束和限制

1.使用高校已有 DNS 服务器或 Nginx 服务器。

2.成本需要用到 1 台服务器作为业务服务器，2 台数据库做主备。

3.数据库采用 MySQL。

4.编程语言采用 Java。

3. 总体架构

3.1 架构分析

3.1.1 高性能

对于学校的学生人数是有人数上限，服务器性能足够处理，不需要过多考虑高性能设计。   

3.1.2 高可用

对于学校的教学不完全依赖学生管理系统，服务器宕机影响不大；对于学生管理系统来说，如果学生相关数据丢失，导致需要人工重新录入是浪费资源和时间成本的，数据需要每日定时备份。

3.1.2 可扩展

系统可扩展相对比较复杂度，系统不容易理解。

学生子系统：学生管理

课程子系统：课程管理、考试管理

权限子系统：权限管理

综合来看，学生管理需要可扩展，业务需求比较复杂，多人协同开发需要对模块进行划分学生管理、课程管理、考试管理和权限管理；学生管理需要高可用性，包括写入、存储、读取都需要保证高可用性。

3.2 总体架构

1）使用 nginx 做反向代理，统一对外出口，对内根据业务类型分配请求。

2）根据学生管理系统业务类型分成学习子系统、课程子系统和权限子系统。

3）数据库采用 MySQL，数据架构采用的主备架构，主备数据复制。

4）正常情况下，主服务器对外提供消息写入和消息读取服务，备服务器不对外提供服务。

5）主服务器宕机的情况下，备服务器对外提供消息读取的服务。

4. 详细设计

4.1 核心功能

1）学生子系统

1 系统登录流程

2 账号分配流程

3 账号绑定流程

4 组织管理层级流程

5 信息查询流程

2） 课程子系统

     1 课程录入流程

     2 选课功能流程

     3 排课功能流程

     4 评分判定流程

3）权限子系统

     1 注册审核流程

     2 教师上传考题流程

4.2 关键设计

1）存储高可用

在 MySQL 中，有一主一备两台 MySQL 服务器，MySQL 服务器之间复制数据以保证数据存储高可用。如果主备间出现复制延迟，恰好此时 MySQL 主服务器宕机导致数据无法恢复，则部分消息会永久丢失，这种情况不做针对性设计。

2）可扩展

业务复杂度较高，需要多人协同，需要对相应模块进行划分，保证业务子系统的隔离。

3）安全

面向单个学校，安全不需要过多考虑。

4.3 设计规范

1）业务服务器使用 Spring Boot + Netty 开发

2）MySQL 使用 Innodb 存储引擎

3）交互协议采用 HTTP

4）数据格式采用 JSON

5. 质量设计

5.1 运维管理后台。

5.2 成本。

5.3 日志，命令行测试不需要。

5.4 监控系统不需要。

6. 演进规划

6.1 一次性交付，无需考虑太多后期演化；

6.2 学校的学生数量不会发生很大变化，系统架构够用多年。